相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用

本申請(qǐng)基于2016年4月18日向韓國(guó)知識(shí)產(chǎn)權(quán)局提交的韓國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)第10-2016-0047124號(hào)并要求其優(yōu)先權(quán)權(quán)益，該申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容通過(guò)引用結(jié)合于此。

本申請(qǐng)涉及用于控制燃料電池堆的裝置和方法，更具體而言，本申請(qǐng)涉及這樣一種技術(shù)：其基于開(kāi)路衰減時(shí)間(odt)而改善由于退化而降低的燃料電池堆的性能，該開(kāi)路衰減時(shí)間(odt)是指在切斷提供給燃料電池堆的空氣時(shí)，電池電壓從參考電壓降低至閾值電壓所耗費(fèi)的時(shí)間。

背景技術(shù)：

燃料電池是這樣的裝置：其通過(guò)燃料電池堆中的電化學(xué)反應(yīng)而將來(lái)自燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)換為電能(而不是通過(guò)燃燒而將來(lái)自燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)換為熱量)，從而能夠產(chǎn)生電力。燃料電池不只可以為工業(yè)、家庭和車(chē)輛提供電力，還可以應(yīng)用于向小型電動(dòng)/電子產(chǎn)品(尤其是便攜式設(shè)備)提供電力。

目前，質(zhì)子交換膜燃料電池(pemfc)作為用于驅(qū)動(dòng)車(chē)輛的動(dòng)力源而受到廣泛的研究，該質(zhì)子交換膜燃料電池(pemfc)又稱作高分子電解質(zhì)膜燃料電池，其具有燃料電池中最高的功率密度。由于低工作溫度，pemfc具有較快的起動(dòng)時(shí)間和較快的動(dòng)力轉(zhuǎn)換響應(yīng)時(shí)間。這種pemfc包括：膜電極組件(mea)，其具有催化劑電極層(該催化劑電極層處發(fā)生電化學(xué)反應(yīng))，所述催化劑電極層附接至固體高分子電解質(zhì)膜的兩側(cè)，氫離子通過(guò)所述固體高分子電解質(zhì)膜而移動(dòng)；氣體擴(kuò)散層(gasdiffusionlayer，gdl)，其用于均勻地分配反應(yīng)氣體，并且輸送所產(chǎn)生的電能；墊圈和聯(lián)接件，其用于保持反應(yīng)氣體和冷卻劑的氣密性，并且用于保持合適的夾緊壓力(clampingpressure)；以及雙極板，其使反應(yīng)氣體和冷卻劑可以穿透其而進(jìn)行移動(dòng)。

當(dāng)組裝這種單元電池以形成燃料電池堆時(shí)，將主要部件(mea和gdl)的結(jié)合設(shè)置于電池的最內(nèi)部。mea包括催化劑電極層，即，帶有涂覆于高分子電解質(zhì)膜的兩個(gè)表面的催化劑的陽(yáng)極和陰極，從而使氫氣和氧氣能夠相互反應(yīng)。gdl、墊圈等在電池的外部堆疊在陽(yáng)極和陰極。雙極板具有形成于其中的各自的流場(chǎng)，所述雙極板位于gdl外部，所述流場(chǎng)供應(yīng)反應(yīng)氣體(例如，作為燃料的氫氣和作為氧化劑的氧氣或空氣)，并且使冷卻劑可以從其中穿過(guò)。

在將多個(gè)具有上述結(jié)構(gòu)的單元電池進(jìn)行堆疊后，集電器、絕緣板和用于支撐堆疊的電池的端板在堆的最外部結(jié)合。單元電池在端板之間重復(fù)地進(jìn)行堆疊和組裝，從而形成燃料電池堆。為了獲得車(chē)輛中所需的電勢(shì)，需要將對(duì)應(yīng)于電勢(shì)能所需量的數(shù)量的單元電池進(jìn)行堆疊，而被堆疊的單元電池稱作燃料電池堆。例如，由單個(gè)單元電池產(chǎn)生的電勢(shì)為大約1.3v，而為了產(chǎn)生用于驅(qū)動(dòng)車(chē)輛所需的動(dòng)力，可以將多個(gè)電池進(jìn)行串聯(lián)堆疊。

隨著行駛時(shí)間、行駛里程以及車(chē)輛起動(dòng)的頻率的增加，這樣的燃料電池堆將會(huì)退化。然而，這不是由于干燥或滿溢(flooding)狀態(tài)而導(dǎo)致的臨時(shí)退化，而是燃料電池堆自身的薄膜的退化，其會(huì)將燃料電池堆的輸出降低至較低的燃料效率并限制車(chē)輛的發(fā)動(dòng)性能(launchingperformance)。常規(guī)來(lái)講，當(dāng)燃料電池堆退化時(shí)，對(duì)燃料電池堆內(nèi)的部分電池進(jìn)行修復(fù)或更換以便恢復(fù)其性能。這樣的常規(guī)方法可以為基本的解決方案，但是燃料電池堆的拆卸和組裝會(huì)耗費(fèi)大量時(shí)間并產(chǎn)生更換成本。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供了一種用于控制燃料電池堆的裝置和方法，其通過(guò)如下方式改善已遭受退化的燃料電池堆的性能(輸出)：基于開(kāi)路衰減時(shí)間(odt)來(lái)調(diào)節(jié)供應(yīng)至燃料電池堆的空氣的化學(xué)計(jì)量比(sr)和燃料電池堆的工作溫度，所述開(kāi)路衰減時(shí)間是指在切斷至燃料電池堆的空氣供應(yīng)時(shí)，電池電壓從參考電壓(例如，大約1v)降低至閾值電壓(例如，大約0.75v)所花費(fèi)的時(shí)間。

本申請(qǐng)的目標(biāo)并不限于前述目標(biāo)，且根據(jù)下述說(shuō)明，任何在此未提及的其它目標(biāo)和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)得到清楚地理解。根據(jù)本申請(qǐng)的示例性實(shí)施方案，本發(fā)明構(gòu)思將得到更清楚的理解。另外，這將是明顯的：本申請(qǐng)的目標(biāo)和優(yōu)點(diǎn)能夠通過(guò)權(quán)利要求書(shū)所要求的要素及其結(jié)合而實(shí)現(xiàn)。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，一種用于控制燃料電池堆的裝置可以包括：映射存儲(chǔ)器，其配置為存儲(chǔ)空氣sr映射圖、工作溫度映射圖以及工作溫度偏置映射圖，在空氣sr映射圖中記錄了對(duì)應(yīng)于odt的燃料電池堆的目標(biāo)空氣sr，在工作溫度映射圖中記錄了對(duì)應(yīng)于室外溫度的燃料電池堆的目標(biāo)工作溫度，在工作溫度偏置映射圖中記錄了對(duì)應(yīng)于odt的燃料電池堆的目標(biāo)工作溫度偏置；傳感器，其配置為檢測(cè)室外溫度；odt測(cè)量器，其配置成在切斷至燃料電池堆的空氣供應(yīng)時(shí)，測(cè)量電池電壓從參考電壓降低至閾值電壓所花費(fèi)的時(shí)間(odt)；以及燃料電池控制器，其配置成，基于存儲(chǔ)在映射存儲(chǔ)器中的空氣sr映射圖、工作溫度映射圖和工作溫度偏置映射圖，檢測(cè)對(duì)應(yīng)于由傳感器檢測(cè)到的室外溫度的燃料電池堆的目標(biāo)工作溫度，并且檢測(cè)對(duì)應(yīng)于由odt測(cè)量器測(cè)量到的odt的燃料電池堆的目標(biāo)空氣sr和燃料電池堆的目標(biāo)工作溫度偏置。

根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，一種用于控制燃料電池堆的方法可以包括：通過(guò)映射存儲(chǔ)器存儲(chǔ)空氣sr映射圖、工作溫度映射圖以及工作溫度偏置映射圖，在空氣sr映射圖中記錄了對(duì)應(yīng)于odt的燃料電池堆的目標(biāo)空氣sr，在工作溫度映射圖中記錄了對(duì)應(yīng)于室外溫度的燃料電池堆的目標(biāo)工作溫度，在工作溫度偏置映射圖中記錄了對(duì)應(yīng)于odt的燃料電池堆的目標(biāo)工作溫度偏置；通過(guò)傳感器檢測(cè)室外溫度；通過(guò)燃料電池控制器，基于工作溫度映射圖來(lái)檢測(cè)對(duì)應(yīng)于檢測(cè)到的室外溫度的燃料電池堆的目標(biāo)工作溫度；通過(guò)odt測(cè)量器，在切斷至燃料電池堆的空氣供應(yīng)時(shí)測(cè)量電池電壓從參考電壓降低至閾值電壓所花費(fèi)的時(shí)間(odt)；并且通過(guò)燃料電池控制器，基于空氣sr映射圖和工作溫度偏置映射圖來(lái)檢測(cè)對(duì)應(yīng)于測(cè)量到的odt的燃料電池堆的目標(biāo)空氣sr和燃料電池堆的目標(biāo)工作溫度偏置。

附圖說(shuō)明

根據(jù)下述結(jié)合附圖給出的具體實(shí)施方式，本申請(qǐng)的上述及其它目標(biāo)、特征和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)更加明顯，在這些附圖中：

圖1示出了根據(jù)本申請(qǐng)的示例性實(shí)施方案的用于控制燃料電池堆的裝置的配置。

圖2示出了根據(jù)本申請(qǐng)的示例性實(shí)施方案的空氣sr映射圖。

圖3示出了根據(jù)本申請(qǐng)的示例性實(shí)施方案的工作溫度映射圖。

圖4示出了根據(jù)本申請(qǐng)的示例性實(shí)施方案的工作溫度偏置映射圖。

圖5示出了根據(jù)本申請(qǐng)的示例性實(shí)施方案的由新方法控制的燃料電池堆的性能分析。

圖6示出了根據(jù)本申請(qǐng)的另一個(gè)示例性實(shí)施方案的由新方法控制的燃料電池堆的性能分析。

圖7示出了根據(jù)本申請(qǐng)的示例性實(shí)施方案的用于控制燃料電池堆的方法的流程圖。

附圖標(biāo)記

10映射存儲(chǔ)器

20室外溫度傳感器

30odt測(cè)量器

40燃料電池控制器

50鼓風(fēng)機(jī)

610散熱器

640三通閥

670閥控制器

701存儲(chǔ)空氣sr映射圖、工作溫度映射圖和工作溫度偏置映射圖

702檢測(cè)室外溫度

703基于工作溫度映射圖檢測(cè)對(duì)應(yīng)于室外溫度的燃料電池堆的目標(biāo)工作溫度

704測(cè)量odt

705基于空氣sr映射圖和工作溫度偏置映射圖來(lái)檢測(cè)對(duì)應(yīng)于odt的燃料電池堆的目標(biāo)空氣sr和目標(biāo)工作溫度偏置

706基于燃料電池堆的目標(biāo)空氣sr向燃料電池堆供應(yīng)空氣

707通過(guò)將燃料電池堆的目標(biāo)工作溫度偏置加至燃料電池堆的目標(biāo)工作溫度而設(shè)定最終目標(biāo)工作溫度，并且基于最終目標(biāo)工作溫度來(lái)控制燃料電池堆的工作溫度。

具體實(shí)施方式

應(yīng)了解本文所用的術(shù)語(yǔ)“車(chē)輛”或“車(chē)輛的”或其他類(lèi)似術(shù)語(yǔ)一般包括機(jī)動(dòng)車(chē)輛，如客運(yùn)汽車(chē)，包括運(yùn)動(dòng)型多用途車(chē)輛(suv)、大客車(chē)、卡車(chē)、各種商用車(chē)輛、包括多種小船和船艦的船只、飛機(jī)等，并包括混合動(dòng)力車(chē)輛、電動(dòng)車(chē)輛、插電式混合動(dòng)力電動(dòng)車(chē)輛、氫動(dòng)力車(chē)輛和其他選擇性的燃料車(chē)輛(例如衍生自除了石油之外的來(lái)源的燃料)。正如此處所提到的，混合動(dòng)力車(chē)輛是具有兩種或更多動(dòng)力源的車(chē)輛，例如具有汽油動(dòng)力和電力動(dòng)力兩者的車(chē)輛。

雖然示例性實(shí)施方案被描述為使用多個(gè)單元執(zhí)行的示例性過(guò)程，但是應(yīng)該理解，示例性過(guò)程也可以通過(guò)一個(gè)或多個(gè)模塊而被執(zhí)行。此外，應(yīng)該理解的是，術(shù)語(yǔ)控制器指包括存儲(chǔ)器和處理器的硬件設(shè)備。配置存儲(chǔ)器以儲(chǔ)存模塊，并且專(zhuān)門(mén)配置處理器以執(zhí)行所述模塊，以便執(zhí)行在下面作進(jìn)一步描述的一個(gè)或更多處理器。

此外，本發(fā)明的控制邏輯可以被具體化為在包括由處理器、控制器等執(zhí)行的可執(zhí)行程序指令的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)上的非臨時(shí)性的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)。計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)的實(shí)例包括但不限于rom、ram、光盤(pán)(cd)-rom、磁帶、軟盤(pán)、閃存、智能卡以及光學(xué)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備。計(jì)算機(jī)可讀記錄介質(zhì)也能夠被分布在網(wǎng)絡(luò)中聯(lián)接的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，以便計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)以分布的方式被儲(chǔ)存并執(zhí)行，例如通過(guò)信息通信業(yè)務(wù)服務(wù)器或控制器局域網(wǎng)絡(luò)(can)。

本文使用的術(shù)語(yǔ)僅為了描述特定實(shí)施方案，并不旨在限制本發(fā)明。如本文所使用的，單數(shù)形式“一個(gè)(a)”、“一個(gè)(an)”和“該(the)”旨在也包括復(fù)數(shù)形式，除非文中明確地另有所指。還應(yīng)理解，當(dāng)在本說(shuō)明書(shū)中使用術(shù)語(yǔ)“包含(comprises)”和/或“包括(comprising)”時(shí)，特指存在的狀態(tài)特征、整體、步驟、操作、元件和/或成分，但是并不排除存在或附加一個(gè)或多個(gè)其他特征、整體、步驟、操作、元件、成分和/或其分組。如本文所使用的，術(shù)語(yǔ)“和/或”包括一個(gè)或多個(gè)相關(guān)聯(lián)的列出項(xiàng)目的任意或所有組合。

除非具體地規(guī)定或者從上下文明顯看出，如本文所使用的術(shù)語(yǔ)“大約”應(yīng)理解為在本領(lǐng)域中的正常公差的范圍內(nèi)，例如在平均值的2個(gè)標(biāo)準(zhǔn)差內(nèi)。“大約”能夠理解為在規(guī)定值的10％、9％、8％、7％、6％、5％、4％、3％、2％、1％、0.5％、0.1％、0.05％或0.01％的范圍內(nèi)。在上下文中除非非常明確，否則本文所提供的所有數(shù)值都通過(guò)術(shù)語(yǔ)“大約”來(lái)修改。

根據(jù)下述結(jié)合附圖給出的具體實(shí)施方式，本申請(qǐng)的上述及其它目標(biāo)、特征和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)得到清晰的理解，從而本申請(qǐng)所屬技術(shù)領(lǐng)域的人員能夠容易地實(shí)施在此描述的技術(shù)理念。另外，關(guān)聯(lián)于本申請(qǐng)的公知技術(shù)的具體實(shí)施方式將被排除，從而避免不必要的對(duì)本申請(qǐng)主旨的干擾。下文中，將參考附圖對(duì)本申請(qǐng)的示例性實(shí)施方案進(jìn)行具體描述。

圖1示出了根據(jù)本申請(qǐng)的示例性實(shí)施方案的用于控制燃料電池堆的裝置的配置。如圖1所示，根據(jù)本申請(qǐng)的示例性實(shí)施方案的用于控制燃料電池堆的裝置可以包括映射存儲(chǔ)器10、室外溫度傳感器20、開(kāi)路衰減時(shí)間(odt)測(cè)量器30、燃料電池控制器40、鼓風(fēng)機(jī)50以及溫度控制器60。

相對(duì)于上述元件中的每個(gè)，首先，映射存儲(chǔ)器10可以配置為存儲(chǔ)以下映射圖：記錄了對(duì)應(yīng)于odt的燃料電池堆的目標(biāo)空氣化學(xué)計(jì)量比(sr)的映射圖(后文稱為“空氣sr映射圖”)；記錄了對(duì)應(yīng)于室外溫度的燃料電池堆的目標(biāo)工作溫度的映射圖(后文稱為“工作溫度映射圖”)；以及記錄了對(duì)應(yīng)于odt的燃料電池堆的目標(biāo)工作溫度偏置的映射圖(后文稱為“工作溫度偏置映射圖”)。

在本申請(qǐng)的該實(shí)施方案中，映射存儲(chǔ)器10可以設(shè)置為單獨(dú)的模塊；然而，在某些實(shí)施方案中，燃料電池控制器40可以配置為包括映射存儲(chǔ)器10。下文中，將參考圖2至圖4來(lái)具體描述空氣sr映射圖、工作溫度映射圖和工作溫度偏置映射圖。

圖2示出了根據(jù)本申請(qǐng)的示例性實(shí)施方案的空氣sr映射圖的示例。如圖2所示，當(dāng)odt小于或等于大約十秒時(shí)，可以確定燃料電池堆遭受退化并且可以增加燃料電池堆的目標(biāo)空氣sr。通過(guò)增加燃料電池堆的目標(biāo)空氣sr，可以改善燃料電池堆的性能。

例如，當(dāng)odt小于或等于大約五秒時(shí)，可以確定燃料電池堆的退化程度為嚴(yán)重，可以將燃料電池堆的目標(biāo)空氣sr設(shè)定為2.5；當(dāng)odt超過(guò)五秒并且小于或等于大約十秒時(shí)，可以將燃料電池堆的目標(biāo)空氣sr從2.5線性降低至2；當(dāng)odt超過(guò)十秒時(shí)，可以將燃料電池堆的退化程度確定為不明顯，并可以將燃料電池堆的目標(biāo)空氣sr設(shè)定為2。具體地，用于確定燃料電池堆的目標(biāo)空氣sr的odt參考點(diǎn)(五秒、十秒)以及與之對(duì)應(yīng)的燃料電池堆的目標(biāo)空氣sr可以基于設(shè)計(jì)者的意圖而改變。

圖3示出了根據(jù)本申請(qǐng)的示例性實(shí)施方案的工作溫度映射圖的示例。如圖3所示，根據(jù)本申請(qǐng)的示例性實(shí)施方案，可以基于室外溫度來(lái)設(shè)定燃料電池堆的目標(biāo)工作溫度。

例如，當(dāng)室外溫度為大約-18℃時(shí)，燃料電池堆的目標(biāo)工作溫度可以設(shè)定為大約65℃；當(dāng)室外溫度為大約-10℃時(shí)，燃料電池堆的目標(biāo)工作溫度可以設(shè)定為大約63℃；當(dāng)室外溫度為大約0℃時(shí)，燃料電池堆的目標(biāo)工作溫度可以設(shè)定為大約62℃；當(dāng)室外溫度為大約15℃時(shí)，燃料電池堆的目標(biāo)工作溫度可以設(shè)定為大約60℃；當(dāng)室外溫度為大約27℃時(shí)，燃料電池堆的目標(biāo)工作溫度可以設(shè)定為大約58℃；當(dāng)室外溫度為大約32℃時(shí)，燃料電池堆的目標(biāo)工作溫度可以設(shè)定為大約56℃。

圖4示出了根據(jù)本申請(qǐng)的示例性實(shí)施方案的工作溫度偏置映射圖的示例。如圖4所示，根據(jù)本申請(qǐng)的示例性實(shí)施方案，當(dāng)odt小于或等于大約十秒時(shí)，可以將燃料電池堆確定為遭受退化，可以將燃料電池堆的目標(biāo)工作溫度偏置設(shè)定為負(fù)值。通過(guò)將目標(biāo)工作溫度偏置設(shè)定為負(fù)值(例如，負(fù)的值)以降低目標(biāo)工作溫度并提高相對(duì)濕度，可以改善燃料電池堆的性能。

例如，當(dāng)odt小于或等于大約五秒時(shí)，可以將燃料電池堆的退化程度確定為嚴(yán)重，可以將燃料電池堆的目標(biāo)工作溫度偏置設(shè)定為大約-6.0℃；當(dāng)odt超過(guò)大約五秒并且小于或等于大約十秒時(shí)，可以將燃料電池堆的目標(biāo)工作溫度偏置從大約-6.0℃線性增加至0℃；當(dāng)odt超過(guò)大約十秒時(shí)，可以將燃料電池堆的退化程度確定為不明顯，并可以將燃料電池堆的目標(biāo)工作溫度偏置設(shè)定為大約0℃。具體地，用于確定目標(biāo)工作溫度偏置的odt參考點(diǎn)(例如，大約五秒、十秒)以及與之對(duì)應(yīng)的目標(biāo)工作溫度偏置可以基于設(shè)計(jì)者的意圖而改變。

同時(shí)，當(dāng)目標(biāo)工作溫度偏置為大約0℃時(shí)，目標(biāo)工作溫度可以不改變。換言之，盡管可以將大約0℃的目標(biāo)工作溫度偏置加至目標(biāo)工作溫度，但是其結(jié)果還是目標(biāo)工作溫度。此外，室外溫度傳感器20可以配置成檢測(cè)室外溫度。odt測(cè)量器30可以配置成，在將給燃料電池堆的空氣供應(yīng)切斷時(shí)，測(cè)量電池電壓從參考電壓(例如，大約1v)降低至閾值電壓(例如，大約0.75v)所花費(fèi)的時(shí)間(下文稱為“odt”)。odt可以用作估計(jì)燃料電池堆的退化程度的標(biāo)準(zhǔn)。具體地，可以由燃料電池控制器40切斷空氣的供應(yīng)。

燃料電池控制器40可以配置成操作上述各個(gè)元件以正常執(zhí)行其功能。具體而言，燃料電池控制器40可以配置如下：基于存儲(chǔ)在映射存儲(chǔ)器10中的空氣sr映射圖、工作溫度映射圖和工作溫度偏置映射圖，檢測(cè)對(duì)應(yīng)于由室外溫度傳感器20檢測(cè)到的室外溫度的燃料電池堆的目標(biāo)工作溫度，以及對(duì)應(yīng)于由odt測(cè)量器30測(cè)量到的odt的燃料電池堆的目標(biāo)空氣sr和燃料電池堆的目標(biāo)工作溫度偏置。

換言之，燃料電池控制器40可以配置如下：基于存儲(chǔ)在映射存儲(chǔ)器10中的空氣sr映射圖來(lái)檢測(cè)對(duì)應(yīng)于由odt測(cè)量器30測(cè)量到的odt的燃料電池堆的目標(biāo)空氣sr，基于存儲(chǔ)在映射存儲(chǔ)器10中的工作溫度映射圖來(lái)檢測(cè)對(duì)應(yīng)于由室外溫度傳感器20檢測(cè)到的室外溫度的燃料電池堆的目標(biāo)工作溫度，基于存儲(chǔ)在映射存儲(chǔ)器10中的工作溫度偏置映射圖來(lái)檢測(cè)對(duì)應(yīng)于由odt測(cè)量器30測(cè)量到的odt的燃料電池堆的目標(biāo)工作溫度偏置。

此外，燃料電池控制器40可以配置成，驅(qū)動(dòng)車(chē)輛的同時(shí)利用內(nèi)部變量“std_odtti”來(lái)實(shí)時(shí)檢測(cè)并記錄odt。鼓風(fēng)機(jī)50可以配置成基于由燃料電池控制器40檢測(cè)到的燃料電池堆的目標(biāo)空氣sr(a_fc_target)來(lái)向燃料電池堆供應(yīng)空氣。溫度控制器60可以配置成，通過(guò)將由燃料電池控制器40檢測(cè)到的燃料電池堆的目標(biāo)工作溫度偏置加至由燃料電池控制器40檢測(cè)到的燃料電池堆的目標(biāo)工作溫度來(lái)設(shè)定燃料電池堆的最終目標(biāo)工作溫度，并且基于最終目標(biāo)工作溫度來(lái)調(diào)節(jié)燃料電池堆的工作溫度。具體地，溫度控制器60可以配置成從燃料電池控制器40接收燃料電池堆的最終目標(biāo)工作溫度。

例如，當(dāng)燃料電池堆的目標(biāo)工作溫度為大約60℃并且燃料電池堆的目標(biāo)工作溫度偏置為大約-6.0℃時(shí)，燃料電池堆的最終目標(biāo)工作溫度可以為大約54℃。例如，溫度控制器60可以包括：散熱器610和冷卻風(fēng)扇611，其用于向外散發(fā)冷卻劑的熱量；冷卻劑線路620，其連接于燃料電池堆和散熱器610之間以使得冷卻劑可以循環(huán)；旁通線路630，其使散熱器610旁通以防止冷卻劑穿過(guò)散熱器610；三通閥640，其調(diào)節(jié)穿過(guò)散熱器610和旁通線路630的冷卻劑的量；泵650，其泵送來(lái)自冷卻劑線路620的冷卻劑；水溫傳感器660，其配置成檢測(cè)燃料電池堆入口冷卻劑溫度(t_fc)；以及閥控制器670。

三通閥640可以為電子閥，其基于來(lái)自外部控制器的電信號(hào)(控制信號(hào))來(lái)調(diào)節(jié)連通。具體而言，電子閥可以為使用蠟球的電子節(jié)溫器，或者由螺線管或馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的電子三通閥，電子閥的連通是可以調(diào)節(jié)的?？梢愿鶕?jù)從閥控制器670輸出的控制信號(hào)來(lái)控制三通閥640的連通。閥控制器670可以配置成從燃料電池控制器40接收燃料電池堆入口冷卻劑溫度目標(biāo)值(t_fc_target)和燃料電池堆入口冷卻劑溫度(t_fc)，并且基于接收到的值而調(diào)節(jié)三通閥640的連通，以便使燃料電池堆入口冷卻劑溫度達(dá)到目標(biāo)值。燃料電池堆入口冷卻劑溫度目標(biāo)值可以指示燃料電池堆的最終目標(biāo)工作溫度。

當(dāng)利用馬達(dá)通過(guò)閥本體的角旋轉(zhuǎn)來(lái)調(diào)節(jié)三通閥640的連通時(shí)，閥控制器670可以配置成將用于調(diào)節(jié)閥本體的旋轉(zhuǎn)角度(例如，連通角度)的馬達(dá)控制信號(hào)應(yīng)用至三通閥640。當(dāng)由三通閥640調(diào)節(jié)穿過(guò)散熱器610和旁通線路630的冷卻劑的量時(shí)，供應(yīng)至燃料電池堆的冷卻劑的溫度(即，燃料電池堆入口冷卻劑溫度)可以得到調(diào)節(jié)，并且因此，燃料電池堆的工作溫度可以得到調(diào)節(jié)。

此外，由水溫傳感器660實(shí)時(shí)檢測(cè)到的燃料電池堆入口冷卻劑溫度(t_fc)可以輸入至燃料電池控制器40，并且燃料電池控制器40可以配置成接收來(lái)自室外溫度傳感器20的室外溫度檢測(cè)信號(hào)。在本申請(qǐng)的該示例性實(shí)施方案中，燃料電池控制器40和閥控制器670以示例的方式設(shè)置為單獨(dú)的模塊；然而，燃料電池控制器40和閥控制器670可以設(shè)置為單獨(dú)的集成控制器，該集成控制器配置成接收來(lái)自odt測(cè)量器30、水溫傳感器660和室外溫度傳感器20的輸出信號(hào)，計(jì)算燃料電池堆入口冷卻劑溫度目標(biāo)值(t_fc_target)，并且直接操作和調(diào)節(jié)三通閥640。具體地，燃料電池堆入口冷卻劑溫度目標(biāo)值(t_fc_target)可以用于調(diào)節(jié)三通閥640的連通，并且三通閥640的連通可以基于目標(biāo)值和由水溫傳感器660檢測(cè)到的燃料電池堆入口冷卻劑溫度值(t_fc)來(lái)進(jìn)行調(diào)節(jié)。

圖5示出了根據(jù)本申請(qǐng)的示例性實(shí)施方案的由新方法控制的燃料電池堆的性能分析。在圖5中，“510”是指由常規(guī)方法控制的燃料電池堆的性能，而“520”是指由根據(jù)本申請(qǐng)的示例性實(shí)施方案的新方法控制的燃料電池堆的性能。如圖5所示，在相同電流的情況下，由根據(jù)本申請(qǐng)的示例性實(shí)施方案的新方法控制的燃料電池堆520輸出的電壓高于由常規(guī)方法控制的燃料電池堆510輸出的電壓。換言之，圖5示出了由根據(jù)本申請(qǐng)的示例性實(shí)施方案的新方法控制的燃料電池堆520的性能，其相比于常規(guī)方法而顯示出實(shí)質(zhì)上的改善。

具體地，相比于常規(guī)方法的對(duì)應(yīng)條件，當(dāng)燃料電池堆的目標(biāo)工作溫度降低大約6℃而目標(biāo)空氣sr增加大約0.2時(shí)，相比于常規(guī)方法的結(jié)果而獲得了如下結(jié)果：燃料電池堆的工作溫度降低大約5.94℃，燃料電池堆的空氣sr增加大約0.08，相對(duì)濕度增加大約8.29％，并且燃料效率增加大約1.4％。具體地，常規(guī)方法的條件指示的是，燃料電池堆的目標(biāo)工作溫度沒(méi)有降低6℃而目標(biāo)空氣sr沒(méi)有增加0.2。

圖6示出了根據(jù)本申請(qǐng)的示例性實(shí)施方案的由新方法控制的燃料電池堆的性能分析。在圖6中，“610”是指由常規(guī)方法控制的燃料電池堆的性能，而“620”是指由根據(jù)本申請(qǐng)的示例性實(shí)施方案的新方法控制的燃料電池堆的性能。如圖6所示，在相同電流的情況下，由根據(jù)本申請(qǐng)的示例性實(shí)施方案的新方法控制的燃料電池堆620輸出的電壓高于由常規(guī)方法控制的燃料電池堆610輸出的電壓。換言之，圖6示出了由根據(jù)本申請(qǐng)的示例性實(shí)施方案的新方法控制的燃料電池堆620的性能，其相比于常規(guī)方法而顯示出實(shí)質(zhì)上的改善。

具體地，相比于常規(guī)方法的對(duì)應(yīng)條件，當(dāng)燃料電池堆的目標(biāo)工作溫度降低大約6℃而目標(biāo)空氣sr增加大約0.2時(shí)，相比于常規(guī)方法的結(jié)果而獲得了如下結(jié)果：燃料電池堆的工作溫度降低大約8.22℃，燃料電池堆的空氣sr增加大約0.15，相對(duì)濕度增加大約10.48％，并且燃料效率增加大約2.3％。在相同條件下，在圖5中示出的實(shí)驗(yàn)結(jié)果與在圖6中示出的實(shí)驗(yàn)結(jié)果不同的原因在于，在圖5的實(shí)驗(yàn)中使用的燃料電池堆的退化程度與在圖6的實(shí)驗(yàn)中使用的燃料電池堆的退化程度彼此不同。

圖7示出了根據(jù)本申請(qǐng)的示例性實(shí)施方案的用于控制燃料電池堆的方法的流程圖。首先，在操作步驟701，映射存儲(chǔ)器10可以配置為存儲(chǔ)空氣sr映射圖、工作溫度映射圖以及工作溫度偏置映射圖；在空氣sr映射圖中記錄了對(duì)應(yīng)于odt的燃料電池堆的目標(biāo)空氣sr；在工作溫度映射圖中記錄了對(duì)應(yīng)于室外溫度的燃料電池堆的目標(biāo)工作溫度；在工作溫度偏置映射圖中記錄了對(duì)應(yīng)于odt的燃料電池堆的目標(biāo)工作溫度偏置。

此外，在操作步驟702，室外溫度傳感器20可以配置成檢測(cè)室外溫度。在操作步驟703，燃料電池控制器40可以配置成，基于工作溫度映射圖，檢測(cè)對(duì)應(yīng)于由室外溫度傳感器20檢測(cè)的室外溫度的燃料電池堆的目標(biāo)工作溫度。然后，在操作步驟704，odt測(cè)量器30可以配置成，在切斷至燃料電池堆的空氣供應(yīng)時(shí)，測(cè)量電池電壓從參考電壓降低至閾值電壓所花費(fèi)的時(shí)間(odt)。

而后，在操作步驟705，燃料電池控制器40可以配置成，基于空氣sr映射圖和工作溫度偏置映射圖，檢測(cè)對(duì)應(yīng)于由odt測(cè)量器30測(cè)量的odt的燃料電池堆的目標(biāo)空氣sr和燃料電池堆的目標(biāo)工作溫度偏置。在操作步驟706，鼓風(fēng)機(jī)50可以配置成，基于燃料電池堆的目標(biāo)空氣sr來(lái)向燃料電池堆供應(yīng)空氣。然后，在操作步驟707，溫度控制器60可以配置成，通過(guò)將燃料電池堆的目標(biāo)工作溫度偏置加至燃料電池堆的目標(biāo)工作溫度而設(shè)定最終目標(biāo)工作溫度，并且基于最終目標(biāo)工作溫度來(lái)調(diào)節(jié)燃料電池堆的工作溫度。

同時(shí)，根據(jù)本申請(qǐng)的示例性實(shí)施方案的上述方法可以寫(xiě)成計(jì)算機(jī)程序。本領(lǐng)域的計(jì)算機(jī)編程人員可以容易地推寫(xiě)出構(gòu)成程序的代碼和代碼段。此外，縮寫(xiě)程序可以存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)可讀記錄介質(zhì)(信息存儲(chǔ)介質(zhì))中，并且可以由計(jì)算機(jī)讀取并執(zhí)行，從而實(shí)施根據(jù)本申請(qǐng)的示例性實(shí)施方案的方法。記錄介質(zhì)包括所有類(lèi)型的計(jì)算機(jī)可讀記錄介質(zhì)。

如上所述，用于控制燃料電池堆的裝置和方法可以通過(guò)如下方式改善已遭受退化的燃料電池堆的性能(輸出)：基于開(kāi)路衰減時(shí)間(odt)來(lái)調(diào)節(jié)供應(yīng)至燃料電池堆的空氣的化學(xué)計(jì)量比(sr)和燃料電池堆的工作溫度，所述開(kāi)路衰減時(shí)間是指，在切斷至燃料電池堆的空氣供應(yīng)時(shí)，電池電壓從參考電壓(例如，大約1v)降低至閾值電壓(例如，大約0.75v)所花費(fèi)的時(shí)間。此外，通過(guò)將本發(fā)明的構(gòu)思應(yīng)用至燃料電池車(chē)輛，可以提高燃料電池車(chē)輛的燃料效率。

在上文中，盡管本申請(qǐng)已參考示例性實(shí)施方案及附圖而進(jìn)行描述，但是本申請(qǐng)并不限于此，而是可以在不脫離所附權(quán)利要求所限定的本申請(qǐng)的精神和范圍的情況下由本申請(qǐng)所屬領(lǐng)域技術(shù)人員進(jìn)行各種修改和改變。